Diodos

Diodos

Antes de pasar a definir el diodo y su utilización en el campo de la electrónica, es imprencidible aprender sus componentes. Conocemos a los semiconductores como malos conductores de la corriente eléctrica, precisamente por la dificultad a dejarse arrebatar electrones en virtud de su enlace covalente. Pero, ¿qué ocurre si introducimos entre ellos impurezas en su constitución colocando unos pocos átomos extraños que tengan 5 electrones de valencia, o bien 3 electrones de valencia? Podemos encontrar elementos de estas características, tales como el arsenio (As), el antimonio (Sb), el fósforo (P), los cueales tienen 5 electrones de valencia. Y los de 3 electrones, tales como el Indio (In), el Galio (Ga) y el aluminio (Al).

Cristal N: Introduciendo unos átomos de arsenio sobre la estructura atómica del germanio, lo cual se llama dopado, la estructura resultante queda del modo que el átomo de arsenio se integra dentro de la unión covalente de los átomos de germanio, pero el electrón sobrante ahora no tiene cabida en el sistema, de modo que queda como electrón libre. Si ahora aplicamos a uno y otro extremo del material, se establecerá una vía de paso de los electrones desde el polo negativo al positivo, de modo que el cristal se hace conductor. A este tipo de cristal se le denomina conductor N, y al cristal que lo forma cristal N o de tipo N.

Cristal P: Pondemos hacer otra conbinación que va a consistir en la introducción de la impureza a base de utilizar unos átomos que dispongan solamente de 3 electrones de valencia. Si dopamos el material con Indio, por ejemplo, y éste entra a formar parte de la estructura del cristal , habrá un átomo que tendrá su órbita exterior compartida solamente 7 electrones y ello provocará la inestabilidad del conjunto, pero en ves de quedarse con un electrón más, queda con alguna parte del cristal hay un hueco que algún electrón ha de llenar. Ocurre que por la naturaleza de los átomos, el átomo que tiene el huecosuele quedarse con el electrón más próximo que quede a su alcanze, y que en ese caso el otro átomo se quede sin electrón y a consecuencia de que esta situación se efectúa a gran velocidad, se podría hablar de un hueco que está constantemente desplazándose por todo el cristal. De esta manera el cristal resulta positivo(de tipo P) porque si le aplicamos una fuente de alimentación, se establecerá una circulación de huecos del polo positivo al negativo, es decir, los electrones habrán encontrado la vía de los huecos para atravesar todo el cristal.

Cuando unimos un cristal P con un cristal N, estamos creado un elemento de enorme importancia en la electrónica: el Diodo

En efecto: supongamos que tomamos una pieza de germanio y dopamos un extremo del mismo con indio, creando unos huecos en las órbitas de sus electrones exteriores. El extremo opuesto de esta pieza se dopa con arsenio de modo que se crea un exceso de electrones, así se forma la parte de cristal P y la parte de cristal N. En la parte central se mantiene el material prácticamente puro, de modo que se forme una zona que los electrónicos llaman zona de resistencia y también zona agotada (zona Z). Aquí, en las inmediaciones de las zonas P y N los huecos del germanio P han sido ocupados por los electrones libres del germanio N, por lo que no existe en esta parte elementos portadores de carga. La zona Z, por lo tanto, ofrece una elevada resistencia específica, manteniendo el diodo en reposo.

Sometiendo a pruebas eléctricas veremos su curiosa respuesta, al igual que hemos utilizado el germanio para hacer nuestras experiencias, podemos utilizar el silicio, con lo que nuestra experiencia daría los mismos resultados.
Tomemos una fuente de corriente eléctrica y aplicamos el borne negativo sobre el cristal P y el borne positivo sobre el cristal N. El resultado será una concentración de huecos hacia el polo negativo y de electrones libres hacia el polo positivo, con lo cual la zona Z aumentará todavía más su resistencia hasta el punto de que, al estabilizar las órbitas exteriores de la zona Z en una amplia gama, esta parte se comportará como el germanio no dopado, es decir como un cuerpo muy mal conductor de la corriente. Así pues, se ha formado una capa de bloqueo que impide el paso de la corriente en este sentido.
Ahora vamos a realizar la prueba al revés. Conectamos el borne positivo de la fuente de corriente al cristal P, y el borne negativo al cristal N. Ahora el paso de corriente se produce perfectamente la zona de resistencia Z se hace muy pequeña; los electrones del cristal N son repelidos por el potencial negativo de la fuente de alimentación y atraviesan la zona Z ocupando los huecos del cristal P, el cual cede continuamente electrones al polo positivo. La intensidad atravesada es ahora tanta como la proporcionada con el generador de acuerdo con la capacidad de paso del diodo.

Estas dos experiencias nos muestran como este pequeño y sencillo componente puede a veces ser un buen conductor de la corriente y otras mal conductor, vemos que la resistencia que ofrece esta unión PN depende del sentido de la polarización. Al sentido de la corriente de P a N se le llama sentido de paso, y a la disposición opuesta (de N a P) sentido de bloqueo. Al lado P se le da el nombre de ánodo, y al lado N, el nombre de cátodo.

Características técnicas de los Diodos

Hasta aquí ya tenemos una idea del funcionamiento de un diodo; pero conviene que profundicemos un poco más en los conceptos eléctricos que determinan este funcionamiento. Para ello vamos a servirnos de la curva característica típica de un diodo semiconductor imaginario, tal como podemos ver en el gráfico, el cual nos va a dar datos sobre el comportamiento de este componente electrónico.

El comportamiento de los diodos es más o menos similar al proporcionado por esa curva, pero los valores resultantes pueden cambiar según la potencia del diodo. Pasemos a explicar el gráfico entonces:
En primer lugar tenemos la corriente en sentido directo (If) representada en miliamperios (mA) que es la corriente que puede circular por el d iodo cuando éste presenta la mínima resistencia. Por otra parte, en la linea horizontal derecha tenemos la escala de las tensiones directas (Vf) expresadas en voltios (V) a que puede ser sometido el diodo para el paso de la corriente. Todo eso contituye la característica directa, es decir, el paso de la corriente en sentido de paso. Un diodo que tuviera las características representadas en este gráfico, al aplicarle una tensión de 20 V ya dejaría pasar unos 10 mA, pero entre 20 y 35 V se 'dispararía' y dejaría pasar más de 60 mA.
En la característica inversa, que está representada por la izquierda y en la parte baja del gráfico, se trata de mostrar el funcionamiento del diodo en el sentido de bloqueo. Obsérvese que aquí la tensión inversa (Vr) está en unidades de kilovoltios (kV), es decir, fracciones de 1000 V; y la intensidad (Ir) en fracciones mucho más pequeñas, de microamperios (uA), es decir, fracciones que equivalen a 1/1000000 de amperio. Para que la corriente acceda a pasar en sentido contrario en un diodo como el representado se precisaría una tensión entre 500 a 600 voltios con lo cual se produciría el paso de corrientes del orden de los 0,50 miliamperios.
Los valores de la característica inversa se llaman corrientes de fuga (Ir).

Funciones de los Diodos

A primera vista parece que el diodo solamente podría tener la misión de ser un rectificador de corriente, del modo que se usa en el alternador. Pero los diodos sirven para más cosas y existen, además de los diodos llamados de superficie que son los característicos que acabamos de describir, otras formas y funciones para estos componentes electrónicos. A continuación pondremos las funciones de los diodos con su respectiva explicación.

A. Como rectificadores: Este es el empleo más corriente y al que ya hemos explicado.

B. Como protector: Un circuito en donde convenga que la corriente circule solamente en un sentido determinado, y nunca en sentido contrario, puede ser protegido por la presencia de un diodo.

En la imagen vemos un ejemplo en donde se ha colocado un diodo entre un generador de corriente continua y la batería. El diodo no deja pasar la corriente de la batería al generador aún cuado si lo hace desde el generador a la batería de modo que hace las veces de un disyuntor sin contactos móviles ni degaste.

C. Descarga: Puesto en derivación en un circuito dotado de una fuente de autoinducción, tal como se representa en la imagen, un diodo impide el paso de alguna corriente cuando el circuito está alimentado por una corriente exterior; pero permite el paso de una extracorriente de ruptura cuando el interruptor se abre.

D. Otras variantes: Además existen variedad de diodos con características especiales. Así, los hay de disparo, que dejan pasar la corriente cuando se alcanza un determinado valor; los hay luminiscentes, termosensibles, etc. que efectúan trabajos de regulación y estabilización de circuitos.

Clases de Diodos

Pondremos las diferentes clases de diodos que son más comunes dentro de los circuitos electrónicos que podamos usar.

- Diodos de unión.
- Diodos de punta de contacto.
- Diodo emisores de luz.
- Diodo capacitivo (varicap).
- Diodo Zener.
- Diodo túnel.
- Diodo Gunn.

Diodos de unión: Los diodos de unión son los que hemos venido describiendo en esta sección de diodos, es decir, el que consta de un cristal de germanio o de silicio, debidamente dopado, y tiene una forma cilíndrica. Son diodos para baja potencia que se usan mucho como rectificadores de pequeños aparatos. A esta clase de diodo también se le conoce con el nombre de diodos de juntura. Es muy conveniente aprenderse de memoria cada uno de los símbolos electrónicos de los diodos, ello nos facilitará la comprensión de los esquemas, no sólo los de de Areaelectronica.com, sino también cualquier esquema que necesiten entender.

Diodos de punta de contacto: Poseen unas propiedades similiares a los diodos de unión y la única diferencia es, en todo caso, el sistema de construcción que se ha aplicado.

En la imagen se muestra un esquema de uno de estos elementos que consta de una punta de contacto en forma de muelle (1) que se hay conectada con un cristal de tipo P (2), el cual se haya a su vez en contacto con un cristal de tipo N (3). En la parte baja, una base metálica hace de soporte y asegura la rigidez del conjunto. Exactamente igual que ocurre con los diodos de unión, el diodo de punta de contacto se comporta dejando pasar la corriente en un solo sentido.

Diodos emisores de luz: Los diodos emisores también son conocidos con el nombre de LED (iniciales de su denominación inglesa Light Emitter Diode) que tienen la particularidad de emitir luz cuando son atravesados por la corriente eléctrica. Como quiera que consiguen una luz bastante viva y, además, con una mínima cantidad de corriente (del orden a algunas decenas de miliamperios).
Los diodos emisores de luz funcionan por un complicado proceso físico en el que desprenden fotones al volver a su órbita de valencia. La energía luminosa radiada puede ser de color verde si el elemento a sido tratado con galio-fósforo, o roja si lo sido con galio-arsenio. De hecho los galios son muy conocidos por la gran variedad de aplicaciones que se les a encontrado en todo orden de aparatos electrónicos.

Diodo capacitivo (varicap): Este diodo, también llamado diodo de capacidad variable, es, en esencia, un diodo semiconductor cuya característica principal es la de obtener una capacidad que depende de la tensión inversa a él aplicada.
Se usa especialmente en los circuitos sintonizadores de televisión y los de receptores de radio en FM.

Diodo Zener: El diodo Zener, también llamado diodo regulador de tensión, podemos definirlo como un elemento semiconductor de silicio que tiene la característica de un diodo normal cuando trabaja en sentido directo, es decir, en sentido de paso; pero en sentido inverso, y para una corriente inversa superior a un determinado valor, presenta una tensión de valor constante. Este fenómeno de tensión constante en el sentido inverso convierte a los diodos de Zener en dipositivos excepcionalmente útiles para obtener una tensión relativamente invisible a las variaciones de la tensión de alimentación, es decir, como dispositivos reguladores de tensión.

Diodo Tunel: Este diodo presenta una cualidad curiosa que se pone de manifiesto rápidamente al observar su curva característica, la cual se ve en el gráfico. En lo que respecta a la corriente en sentido de bloqueo se comporta como un diodo corriente, pero en el sentido de paso ofrece unas variantes según la tensión que se le somete. La intensidad de la corriente crece con rapidez al principio con muy poco valor de tensión hasta llegar a la cresta (C) desde donde, al recibir mayor tensión, se produce una pérdida de intensidad hasta D que vuelve a elevarse cuado se sobrepasa toda esta zona del valor de la tensión.

Diodo Gunn: Este diodo tiene características muy diferentes a los anteriores, ya que no es rectificador. Se trata de un generador de microondas, formado por un semiconductor de dos terminales que utiliza el llamado efecto Gunn. Cuando se aplica entre ánodo y cátodo una tensión continua de 7 V, de modo que el ánodo sea positivo con respecto al cátodo, la corriente que circula por el diodo es continua pero con unos impulsos superpuestos de hiperfrecuencia que pueden ser utilizados para inducir oscilaciones en una cavidad resonante. De hecho, la emisión de microondas se produce cuando las zonas de campo eléctrico elevado se desplazan del ánodo al cátodo y del cátodo al ánodo en un constante viaje rapidísimo entre ambas zonas, lo que determina la frecuencia en los impulsos.

Código de designación de Diodos Semiconductores

Para la identificación de los diodos semiconductores se utiliza un código que consta de dos letras seguidas de un número de serie:

La primera letra distingue el material del semiconductor empleado.
La segunda letra indica la aplicación principal o aplicación y construcción en el caso de que se prefiera una mayor diferenciación.
El número de serie está formado por tres cifras para los dispositivos semiconductores diseñados para aplicación en aparatos de uso doméstico, o por una letra y dos cifras para los dispositivos semiconductores diseñados para equipos profesionales.

Daremos el significado de cada una de las letras que contituyen este código para podernos orientar en el caso de tener que proceder a la sustitución de algún diodo.

Primera letra. Puede ser:
A, indica que se utilizan materiales tales como el germanio.
B, indica que se utilizan materiales tales como el silicio.
C, que se utiliza antimoniuro de indio o arseniuro de galio.

Segunda letra. Puede ser:
A, si se trata de un diodo que puede ser detector, de alta velocidad o mezclador.
B, si se trata de un diodo de capacidad variable (varicap).
E, si se trata de un diodo tunel.
Y, si se trata de un diodo rectificador.
Z, si se trata de un diodo Zener regulador de tensión.

Número de serie. Varía según el fabricante y el modelo. Cuando hay tres cifras corresponde a modelos de aplicación en aparatos domésticos. Cuando hay una letra y dos cifras se refiere al uso de aparatos profesionales.

Nombre: Yasmin Molina

http://www.areaelectronica.com/semiconductores-comunes/clases-diodos.html

Control dosimétrico in vivo en radioterapia externa usando diodos semiconductores

Control dosimétrico in vivo en radioterapia externa usando diodos semiconductores

Ing. Guillermo Trujillo García¹

1. Ingeniero físico nuclear. Aspirante a Investigador.

Resumen

En los últimos tiempos, con el incremento de la aplicación de nuevas tecnologías en la Radioterapia, es una necesidad elevar los niveles de precisión en las dosis entregadas en los tratamientos radiantes. La Dosimetría in vivo es una de las maneras que existen para la comprobación final de los niveles de precisión en las dosis entregadas a los pacientes y la correción de posibles errores que van en detrimento de los resultados terapéuticos de esta modalidad de tratamiento en las enfermedades neoplásicas. En el presente artículo presentamos la metodología general para el uso de la Dosimetría in vivo; prestando especial atención al uso de los diodos de semiconductor por la ventaja de medir la dosis recibida por los pacientes en tiempo real.
Descriptores DeCs: DOSIFICACION DE RADIACION. NEOPLASMAS/radioterapia; SEMICONDUCTORES/utilización.
La radioterapia es un método excelente para el tratamiento del cáncer pero sólo si es correctamente realizada. El resultado de esta modalidad de tratamiento (control tumoral, complicaciones) está estrechamente relacionado con la dosis que ha sido entregada al volumen blanco clínico y al tejido normal que lo rodea. Por lo tanto, una cuestión muy importante es la precisión requerida de las dosis y aquella que puede ser alcanzada en la práctica. Variaciones en la dosis de un 10 % pueden conducir a cambios significativos en la probabilidad de control tumoral y/o probabilidad de complicación del tejido normal.
Durante la colocación del paciente pueden ser introducidos diferentes tipos de errores. Ellos pueden traer como resultado una distorsión de la distribución de dosis la cual puede influir en la tasa de control local o en la tasa de complicaciones. Esto es común en la práctica diaria en radioterapia.
Por lo tanto la incertidumbre asociada a la dosis impartida debe ser menor que un 5 %. El reporte 241 de la Comisión Internacional de Unidades de Radiación (ICRU) hace la siguiente recomendación:
"La evidencia disponible de ciertos tipos de tumores apunta a la necesidad de una precisión de un ± 5 % en la dosis absorbida entregada al volumen blanco si existe la intención de eliminar el tumor primario". Debe reconocerse que esta precisión del ± 5 % fue seleccionada como un compromiso razonable entre lo que debe ser ideal y lo que puede ser realmente alcanzado en la práctica. Al respecto, la ICRU 241 también señala "que algunos radioterapeutas han solicitado límites de precisión aún mayores ± 2 %, pero en los momentos actuales estos valores son virtualmente imposible de alcanzar como un estándar".
Existen muchas fuentes de incertidumbres en los procedimientos en radioterapia. Estas provienen de la dosimetría o de la localización del volumen blanco. Es por lo tanto deseable, siempre que sea posible, realizar un chequeo del tratamiento mediante la medición de la dosis al cáncer o en tejidos cercanos a éste usando la dosimetría in vivo.2-5
Aunque las características intrínsecas de los dosímetros termoluminiscentes (TLD) (pequeño tamaño, tejidos equivalentes, independencia energética) los hacen atractivos para la dosimetría in vivo, existe una demora entre la irradiación y el procedimiento de lectura para la obtención de resultados. La mayor desventaja de esta tecnología radica en los costos capitales de asociados con su uso.
Los diodos de Silicio, principalmente semiconductores del tipo p, han sido utilizados por un gran número de instituciones para la Dosimetría In vivo. 2,5-7 Por causa del daño causado al diodo por la radiación, el factor de calibración de éstos cambiará gradualmente con su uso y será necesaria la recalibración contra una cámara de ionización calibrada.
Existen 3 características físicas de los diodos de importancia para su clínico; la dependencia energética, la dependencia de la temperatura y para algunos diodos, la dependencia de la sensibilidad de la dosis por pulso. 8-11. Adicionalmente, la dependencia angular y la distancia entre el diodo y la piel del paciente, particularmente en el lado de salida del haz de radiación, puede producir correcciones muy pequeñas o despreciables si los diodos son posicionados en la forma apropiada. La dependencia energética y de la dosis por pulso, no obstante, requerirá pequeños factores de corrección para cambios en el factor de calibración con el tamaño del campo, distancia fuente superficie (SSD), espesor del paciente y la presencia de bandejas portaplomos, bloqueadores y filtros en cuña. Aunque no todos los diodos se comportan de igual manera, aún si ellos, son de un mismo lote de fabricación, estos factores de corrección tienen que ser determinados para cada diodo. El uso de diodos con caperuzas compensadoras del equilibrio electrónico introduce una reducción en la dosis de alrededor de un 5 % en la sombra del diodo.4,5

Marco Teórico

El principio del método se basa en el fenómeno de semiconducción y en la juntura p-n para la detección de la radiación.
Los cristales semiconductores, por ejemplo, el germanio, el silicio, en su estado natural son considerados como aislantes eléctricos. No obstante, la entrada en ellos de una pequeña cantidad de energía, como la causada por el aumento de la temperatura, es capaz de inducir conductividad en el material. La energía es transferida a los electrones las cuales pueden abandonar la red cristalina, creando un hueco positivo debido al defecto de carga resultante. No solamente el electrón libre, sino también estos huecos pueden participar en la conductividad eléctrica. Verdaderamente por el reacomodo de la estructura electrónica, el hueco migrará a través de la red cristalina y producirá un desplazamiento de carga neto. No obstante, electrones y huecos pueden ser pérdidas en el proceso de conductividad mediante la recombinación, la cual puede tener lugar en sitios imperfectos de la red cristalina.
La conductividad en un semiconductor tipo n tiene lugar principalmente a través de los electrones, mientras que en los semiconductores tipo p, son los huecos los que contribuyen a ella. Los electrones son referidos como portadores minoritarios en semiconductores tipo p y como mayoritario en los tipos n.
Una juntura p-n o diodo es una unión interna entre una región tipo p y otra tipo n en un mismo cristal. El cristal es dopado en 2 pasos: es decir, si el diodo es de tipo p, impurezas aceptoras son añadidas primeramente al cristal y después átomos donadores (pero en una concentración mayor que la de los aceptores) son difundidos en la superficie del material tipo p. En la transición desde material tipo p a material tipo n, es formado un espesor de deplexión libre de carga, sobre el cual es creada una diferencia de potencial electrostática (de alrededor de 0,7 v para el diodo de silicio).
Como resultado se crea un campo eléctrico E sobre el espesor de deplexión (fig. 1). En contraste a la mayoría de las restantes aplicaciones electrónicas, en dosimetría no se aplica un voltaje de alimentación al diodo, el cual es entonces usado en el modo de cortocircuito o sin voltaje.

Fig. 1. Principio de detección del diodo en modo cortocircuito.
Cuando el diodo es irradiado, un par de ionización electrón-hueco se crea en el espesor de deplexión.
Los electrones y huecos son atraídos por los lados p y n de la juntura respectivamente.
Por causa del alto nivel de dopaje en el lado n de un diodo de tipo p, un gran número de imperfecciones del cristal o centros de recombinación están presentes en ese lado, lo cual conduce a una alta probabilidad de recombinación de los huecos.
De tal manera que portadores minoritarios de carga, electrones en este caso, contribuirán a la señal de ionización. En este proceso el equilibrio de cargas entre los lados n y p del diodo es roto por la radiación. Cuando ambos lados están externamente conectados el uno con el otro, se detectará una corriente al paso de irradiación, la cual, cuando el diodo se encuentra en modo cortocircuito, es proporcional el número de pares electrón-hueco producidos, es decir, a la dosis.

Métodos

Se revisan los artículos publicados en diferentes revistas científicas entre los años 1990 y 1997 y tomamos en consideración aquellos artículos que brindan información de actualidad en la metodología general de la técnica y las posibilidades de su implementación.
Se usan diodos en los pacientes durante el tratamiento en radioterapia. Se pueden realizar mediciones de las dosis de entrada y de salida; y a partir de estas 2, derivar la dosis en el volumen blanco.
Primeramente se deben realizar mediciones en un maniquí de agua para calibrar la señal del diodo contra la dosis medida usando una cámara de ionización. Entonces se correlaciona la dosis medida en la superficie de entrada y salida utilizando el diodo en la superficie del maniquí con los valores calculados usando la distribución del porcentaje de dosis en profundidad y la medida usando la cámara de ionización.

Resultados

Con el objetivo de poder convertir la señal Rsc de un diodo en una dosis D, tiene que ser determinado un factor de calibración.
Fcal=D/Rsc
Este factor de calibración se determinará en un maniquí de agua comparando como ya mencionamos, la señal del diodo y la de una cámara de ionización calibrada. Los diodos deben ser calibrados para mediciones de dosis de entrada y de salida según las aplicaciones en las que se vayan a utilizar.
La calibración de la dosis de entrada se realiza con una cámara de ionización a la profundidad dmax y el diodo en la superficie del maniquí de agua. Al comparar la dosis de los 2 detectores, para el mismo tiempo de tratamiento, se obtendrá el factor Fcal. La calibración será realizada en condiciones de referencia, es decir, tamaño de campo 10 cm x 10 cm en la superficie del maniquí, la cual estará posicionada en el isocentro del equipo (fig.2).

Fig. 2. Determinación de los factores de calibración de entrada y de salida de un detector (diodo semiconductor).
Si el campo de aplicación del sistema será la medición de las dosis de entrada para cada nuevo paciente, las condiciones de referencia antes expuestas son representativas de una amplia variación de los parámetros geométricos. No obstante, es aconsejable realizar un chequeo para las técnicas de tratamiento utilizadas principalmente de la validez de este factor de calibración único. Adicionalmente, se deberá realizar una calibración por separado para su uso en casos de irradiación corporal total en condiciones más cercanas a aquellas bajo las cuales será usada.8,10,11
La calibración de la dosis de salida será realizada en forma análoga a la calibración de la dosis de entrada. La dosis de salida aquí es definida como la dosis a la distancia dmax de la superficie de salida. El diodo es ahora colocado a 180° en la superficie de salida del haz. La justificación de esta metodología radica en su simplicidad, en la aplicación práctica (derivar dosis absorbidas en el volumen blanco en el caso frecuente de 2 campos opuestos coaxiales).
El factor de calibración de un diodo en uso clínico deberá ser chequeado periódicamente cuando es nuevo. La influencia de la dosis acumulada durante su vida útil ha sido descrita8,10,11 y debe ser analizada durante su uso. Se deberá chequear que el cociente de los factores de calibración de entrada y salida permanezca constante en el tiempo dentro de un 1 %. La recalibración debido a los daños por radiación será realizada solamente cuando las variaciones en la respuesta del diodo sean mayores que un 3 %.
Debe ser estudiada para cada diodo en particular las variaciones en su respuesta con la temperatura.12
En el rango de tasas de dosis donde es aplicada la dosimetría in vivo no es necesario correcciones por no linearidad en la respuesta de los diodos.8
Deben ser estudiados para cada diodo la influencia de la apertura del colimador, la distancia fuente superficie (SSD), la presencia de filtros en cuña y bandejas portaplomos para bloqueo de órganos críticos, así como la dependencia direccional de incidencia del haz de radiación. Con esto se realizará la determinación de varios factores de corrección (CF), después de lo cual, la señal del diodo puede ser convertida en dosis medida para las diferentes condiciones de tratamiento en la práctica médica.8,10,11
Dosis medida=Rsc x Fcal x (CFcol x CFSSD x Cfwerdge x Cftray)
Los factores de corrección serán determinados como la razón de las lecturas de una cámara de ionización calibrada y las lecturas del diodo bajo varias condiciones (es decir, campo con filtro en cuña, campo con bloqueo, etcétera) dividido por la misma razón para las condiciones de referencia (es decir, campo abierto, 10 cm x 10 cm a 80 cm SSD).
La determinación de la dosis en el blanco se puede realizar mediante un enfoque simplificado que consiste en considerar la dosis en el blanco igual a la media de las dosis de entrada y de salida. Este método, el cual es aceptable bajo ciertas condiciones prácticas, puede inducir a errores de varios porcentajes en otras.

Discusión

Un método de mayor precisión, fue publicado por Rizzotti13 y Leunes basado en la simetría respecto a la línea media en una expansión o compresión del espesor real del paciente a un espesor mayor o menor equivalente de agua.14 No obstante, un requisito indispensable es que las inhomogeneidades deben ser simétricas o igualmente distribuidas con respecto a la línea media para una determinación efectiva de la dosis en el blanco. La mayoría de las regiones del cuerpo humano cumplen con este requisito para este tipo de cálculo en la dirección derecha-izquierda, dada la disposición geométrica de los diferentes tipos de tejidos irradiados.
Desafortunadamente, excepto para el cráneo, el método no es directamente aplicable en la dirección anteroposterior.

Conclusiones

Con el uso de la dosimetría in vivo pueden ser detectados un gran número de errores en la dosis entregadas a los pacientes. Algunos de estos errores son errores humanos en el posicionamiento del paciente, en la colocación de los dispositivos modificadores del haz de radiación y colocación errónea de los parámetros de irradiación. También pueden ser detectados con esta técnica errores sistemáticos relacionados con el funcionamiento de la máquina de irradiación15 y procedimientos del cálculo de las dosis.


Nombre: Yasmin Molina
http://bvs.sld.cu/revistas/onc/vol14_2_98/onc09298.htm

Electrónica Diodos en informáticaElectrónica Diodos en informática

---------- Mensaje reenviado ----------
De: Edymar Gonzalez Albarracin <edymar1990@gmail.com>
Fecha: 15 de febrero de 2010 19:34
Asunto: Electrónica Diodos en informáticaElectrónica Diodos en informática
Para: yasmin ´patricia molina rosales <shayanuimoroyasmin@gmail.com>

Electrónica Diodos en informática

Los sistemas de telecomunicaciones, los sistemas informáticos y los sistemas de radiodifusión se pudieron implementar, tras su concepción, gracias a los dispositivos electrónicos. En sus inicios estos dispositivos estaban basados en válvulas de vacio o de gas que proporcionaban biestabilidad, es decir, podian adoptar dos estados estables, o lo que es to mismo, dos estados lógicos; algo que constituye el fundamento conceptual para el almacenamiento y procesamiento de la información, es decir, la conmutación entre dos estados de un dispositivo.

Las válvulas eran los dispositivos que, gracias a su modo de operación, permitían el almacenamiento y procesamiento de la información en el caso de la informática, y la emisión desde un punto (emisora) a un elevado número de usuarios en el caso de la radiodifusión. Los cables de cobre transmitian la información de voz, lo único posible en esos momentos. Las válvulas funcionaban en modo analógico fundamentalmente, es decir, la señal que se utilizaba como soporte de la información que se debe procesar, almacenar y transmitir era analógica. Eran los tiempos de los primeros ordenadores, ENIAC y UNIVAC, posibles gracias a las investigaciones realizadas por científicos como Turing o Von Neumann.

Durante el tiempo en que el esquema analógico para representar la señal ha permanecido vigente, las telecomunicaciones, la informática y la radiodifusión han constituido departamentos estancos. El área de informática fue la primera en adoptar el esquema basado en electrónica digital para representar la señal. Posteriormente, la digitalización se introdujo en el ámbito de las telecomunicaciones, iniciando su proceso de convergencia con la informática: la señal que era procesada y almacenada en el ordenador era la misma que viajaba por la red. Esta digitalización permitió introducir en las redes potentes sistemas informáticos que las dotaban de inteligencia. No obstante, la electrónica analógica siguió y sigue utilizándose en la circuitería y funciones complementarias como, por ejemplo, la amplificación de las señales.

El paso al estadio digital conllevó la desaparición de las válvulas como elemento de conmutación para dar paso, en la década de los 40, al transistor, basado en material semiconductor; un material cuyas propiedades en lo que a conducción se refiere se sitúan entre el aislante y el conductor, lo que lo hate idóneo para construir dispositivos de conmutación.

La digitalización ha constituido una primera vía de acceso a la interactividad o servicios bidireccionales o two-way, que permiten que el usuario interactúe con el sistema. La segunda via de acceso viene dada por el aumento del ancho de banda.

Por to que se refiere a la radiodifusión, el último área en integrar la tecnología digital y gracias a ells, se incorpora hoy día al ya integrado grupo de telecomunicaciones a informática. En la actualidad, es un hecho habitual la entrada en el negocio de las telecomunicaciones de los operadores tradicionales de radiodifusión que ya tienen capacidad tecnológica para proporcionar servicios interactivos a través de la TV, además de la multiplicidad de canales de TV asociados al propio negocio de la radiodifusión. Se time así la convergencia entre las telecomunicaciones, la informática y la radiodifusión, algo asumido ya, a nivel politico, como se muestra en el Libro Verde de la Comisión Europea sobre Convergencia entre Telecomunicaciones, Informática y Radiodifusión publicado en 1997.

AVANCES ELECTRONICOS

Pero, aunque la digitalización supone una primers condición necesaria para conseguir esta convergencia, no es suficiente, ya que se precisa además conseguir una gran capacidad de transmisión o ancho de banda que permita enviar por las redes información de voz, datos y video indistintamente y de una manera fiable (con calidad de servicio). Sólo de esta forma se puede hablar en realidad de servicios multimedia susceptibles de ser proporcionado tanto a través del cable como del espacio libre

Esta evolución del sistema global ha sido posible debido a los avances en la electrónica subyacente al sistema debido a que la electrónica constituye el primer nivel de abstracción del sistema: se precisan medios para la transmisión que ofrezcan un gran anchode banda por sus propias características físicas, algo que viene dado por la fibra óptica, y componentes que puedan conmutar a gran velocidad y que además se puedan miniaturizar al máximo.

Paralelamente, se han producido los avances en los niveles de abstracción superiores donde se contemplan, entre otros aspectos, la arquitectura, las técnicas le transmisión o los servicios; avances que complementan el potential generado por la evolución experimentada por la infraestructura física. Es este nivel de abstracción donde se inscribe la electrónica del sistema, en base al continuo proceso de miniaturización, el que generó el concepto de microelectrónica, cuyo núcleo es el circuito integrado, inventado por Noyce y Kilby. Basada en tecnología CMOS (y consecuentemente en el ya clásico semiconductor de silicio), la microelectrónica ya está dando paso a la nanotecnología como la siguiente etapa en el proceso de miniaturiación y velocidad de conmutación, una etapa que todavia se encuentra en fase de laboratorio.

Dentro de esta área de microelectrónica, el primer nivel de abstracción aparece en lo que se refiere al material: el semiconductor o material en base al cual se fabrican los dispositivos y componentes que constituyen el circuito integrado. Este material semiconductor, que históricamente ha sido el silicio, ha evolucionado hoy hacia los semiconductores compuestos, semiconductores formados por dos o más elementos de los grupos III-V así como II-VI de la tabla periódica.

El más extendido de estos semiconductores es el arseniuro de galio. Hace solamente unos años, cuando este semiconductor iniciaba el paso del estadio experimental al escenario comercial, el mercado potential se estimaba en el orden de los cientos de millones de dólares. Hoy día, sin embargo, se habla ya del orden de los miles de millones de dólares. Estos semiconductores, por sus excelentes propiedades ópticas y sus capacidades en velocidad de conmutación y para trabajar en el margen de las frecuencias ópticas y de microondas, constituyen el elemento crttico para conseguir las aplicaciones avanzadas que se están observando a nivel de servicio. Para soponar estas aplicaciones se precisan circuitos digitales de alta velocidad, así como láseres de semiconductor y fotodiodos avanzados como elementos de emisión y recepción respectivamente de las señales ópticas que viajan por la fibra óptica, por citar los ejemplos más conocidos.

Por otra parte, en lo que se refiere a las comunicaciones por radio, y en particular las comunicaciones por satélite, su desarrollo es especialmente sensible a la disponibilidad y desarrollo de estos componentes basados en semiconductores compuestos. No obstante, la popular tecnología CMOS basada en un solo semiconductor, el histórico silicio, coexiste actualmente con la tecnología de semiconductores compuestos, ya que representa una solución claramente más madura y con una significativa base instalada. Esto, unido a los grandes esfuerzos que se precisan en el campo de los semiconductores compuestos para mejorar los procesos de fabricación y la calidad del producto final, hace que la tecnología CMOS continúe siendo dominante.

Sin emabrgo desde un punto de vsiat de predicción tecnplógica, el futuro aparece claramente dominado por los semiconductores compuestos, no solo por los factores señalados anteriormente, sino por constituir el semiconductor subyacente a una tecnología emergente de impacto potencial extremadamente elevado: la nanotecnología. Cabe citar las investigaciones que se están realizando en torno a la utilización de compuestos basados en semiconductores históricos, como el propio silicio y el germanio (otro semiconductor histórico), con el fin de obtener un menor consumo de potencia, to que equivale a una mayor integración y a una mayor velocidad de conmutación.










































En este campo están trabajando, entre otras firmas, IBM, que ha anunciado componentes basados en silicio/germanio para aplicaciones de comunicaciones por radio, y en concreto para GSM en sus tres bandas de frecuencia (900, 1800 y 1900 MHz). El precio de estos chips oscila entre 2,25 y 2 dólares. También Alcatel, desde su sede en París, ha anunciado un transmisor óptico y un módulo receptor basado en silicio/germanio.

NANOTECNOLOGIA

La aparición del circuito integrado constituye la primera etapa del proceso de miniaturización de los elementos de circuito electrónico. Cada vez es mayor el número de transistores que se pueden introducir en un microchip; de hecho, en estos momentos, las cifras se están aproximando a 1000 millones de transistores por chip. Además, el tamaño del propio chip sigue disminuyendo, siguiendo la famosa observación de Moore, según la cual el tamaño del chip decrece exponencialmente con el tiempo.

Pero dentro de esta clara tendencia hacia la miniaturización, para poder seguir reduciendo el tamaño es necesario utilizar estructuras cuánticas; es en este momento cuando aparece la nanotecnología como solución. La nanotecnología, que se puede describir como una tecnología genérica basada en emplear dimensiones por debajo de los 1000 nanómetros, ha generado una nueva etapa de la microelectrónica en la que se siguen reduciendo los tamaños del chip mediante la utilización en los componentes de estructuras cuánticas (pozos, hilos, dots) y moléculas.

Dentro de la nanotecnología se ha generado una nueva área conocida como electrónica molecular, que se basa en la utilización de moléculas con capacidad para actuar como componentes electrónicos con muy elevadas velocidades de conmutación y una inherente alta capacidad en lo que se refiere a densidad de componentes (miniaturización). Los dispositivos consisten en macromoléculas conjugadas con una longitud y composición específica.

Las actuaciones en I+D de la Comisión Europea en el ámbito de la nanotecnología se han inscrito, a to largo del pasado IV Programa Marco de Investigación y Desarrollo Tecnológico, en el programa ESPRIT, y concretamente en la iniciativa MEL-ARI (MicroELectronics Advanced Research Initiative) Nanoscale Integrated Circuits. Actualmente, en el contexto del V Programa Marco, la nanotecnología se encuadra en el programa IST (Information Society Technologies)

En la actualidad, las comunicaciones ópticas y la tecnología fotónica en general, fuertemente basadas en componen,es formados por semiconductores compuestos, constituyen la tecnología por excelencia, cuyo futuro se basa en la incorporación de la nanotecnología a sus componentes. En el sistema de comunicaciones ópticas actual se tiene el emisor de luz o radiación óptica, que puede ser un LED (diodo electroluminiscente que emite radiación óptica como respuesta a una excitación mediante señales eléctricas) o un diodo láser. Los LED basados en semiconductores compuestos III-V de la tabla periódica de los elementos presentan una longitud de onda típica de la radiación óptica emitida de 900 nm para arseniuro de galio (AsGa) puro. Pero si se considera una aleación de AsGaAl, esto es, arseniuro de galio aleado con aluminio, la longitud de onda se puede reducir hasta 780 nm. Para longitudes de onda más baja, en la región visible, se suelen utilizar arseniuro de galio con fósforo y fosfuro de galio. Para longitudes de onda mayores, se emplea la aleación indio-arseniuro de galio-fósforo como material típico.

El diodo láser, también conocido como láser de semiconductor, es un dispositivo emisor de radiación láser cuando se le inyectan señales eléctricas. El proceso generador de luz es parecido al del LED y to mismo sucede con los materiales implicados. En el diodo láser se consigue una ganancia óptica elevada y un espectro sumamente estrecho que origina radiación óptica coherente.

A diferencia de los LED, los diodos láser emiten luz parcialmente polarizada y la máxima potencia óptica disponible depende del llamado ciclo de trabajo, es decir, de que el dispositivo trabaje con modulación o sin modulación. Los diodos láser pueden ser de homoestructura (un solo compuesto, como, por ejemplo, arseniuro de galio) o de heteroestructura (más de un compuesto). A su vez, los diodos láser de heteroestructura pueden ser de simple heteroestructura o de doble heteroestructura. En particular, cabe citar los diodos láser de arsenofosfuro de galio-indio por su eficacia en las aplicaciones de transmisión de datos a alta velocidad. Las heteroestructuras constituyen el medio donde se crean las estructuras cuánticas cicadas anteriormente, como pozos, hilos y dots, mediante las cuales se construyen los nanodispositivos.

VCSEL

En el contexto de los sistemas de comunicaciones de datos que incorporan redes ópticas y dispositivos optoelectrónicos, la fuente ideal de radiación óptica debe cumplir los siguientes requisitos: pequeño tamaño, eficiencia elevada y capacidad de modulación de alta velocidad. Un diodo láser que cumple estas condiciones es el VCSEL (Vertical-Cavity-Surface-Emitting Laser). Este tipo de diodo láser avanzado está revolucionando las comunicaciones de datos debido a su eficiencia en las interconexiones ópticas. EN esnecia VCSEL es un diodo laser basado en la recirculación de luz dentro de una cavidad óptica, recirculación se consigue al girar la cavidad 90 grados, con lo cual la luz emitida es perpendicular a la superficie del chip. En VCSEL, la región activa (la región de la hetetructura que emite la radiación) tiene una longitud típica entre 0,01 micras y 0,02 micras y está situada entre dos espejos. Esta relativamente corta longitud requiere la utilización de muchos más espejos reflectores, de forma que estos se comporten como reflectores distribuidos de Bragg. En definitiva, Los VCSEL presentan una estructura compacta y una emisión de superficie eficiente, así como buenas características en cuanto a flexibilidad de diseño se refieren en lo relativo a apertura de salida.

Una de las variantes de VCSEL con más nivel de prestaciones es, por el momento, el VCSEL de óxido confinado, en el que hay una capa de semiconductor susceptible de convertirse en óxido cerca de la región activa, con lo cual se genera una guiaonda óptica.

En lo que se refiere a los dispositivos fotodetectores Dispositivos que detectan radiación óptica y la convierten en señal eléctrica), existen Los dispositivos fotodiodos y fototransistores. Entre Los primeros, Los típicos son los PIN y los fotodiodos de avalancha 'D (avalanche photodiode). Al igual que sucede con los dispositivos optoelectrónicos, los PIN y APD pueden ser de homoestructura y de heteroestructura..

El fototransistor es el conjunto integrado formado por fotodiodo y un transistor bipolar o de efecto de campo. En este componente integrado el fotodiodo tiene por mision captar la luz proveniente de la fibra óptíca, mientras el transistor actúa como amplificador de las señales eléctricas que se hen generado a la salida del fotodiodo. Como ejemplos de este tipo de componentes podemos citar Los PIN-FET (Field Effect Transistor) y los componentes integrados constituidos por un fotodiodo y un HBT (Heterojunction Bipolar Transistor). Un HBT es un transistor bipolar en el que la región de base es de un material distinto de la región de emisor o de la región de colector. ejemplo típico de HBT es un transistor con el emisor de arseniuro de galio-aluminio, la base de arseniuro de galio y el colector también de arseniuro de g;alio, con lo que está claro que este HBT es de simple heteroestructura.



SOLITONES OPTICOS



Los solitones se inscriben en el estadio más avanzado estado del arte en comunicaciones ópticas. Se pueden describir como ondas luminosas solitarias asociadas al concepto de no-linealidad. Se dice que sistema presenta un comportamiento no lineal cuando produce un efecto que no sigue una variación lineal con la potencia de entrada. Esto se puede aplicar por ejemplo, a la fibra óptica. Grosso modo, podemos afirmar que el comportamiento de un sistema es al cuando la potencia de entrada es relativamente baja. Si esta potencia aumenta, es posible alcanzar un umbral de forma que el comportamiento del sistema se convierte en no lineal. SI el umbral es sufucientemente bajo, de forma que resulta suficientemente sensible a Las potencies ópticas, se puede considerar el sistema como no lineal.

Un solitón óptico es un pulso óptico que se propaga sin cambiar su forma, ya que se frets de una onda estable, a través de una fibre óptica monomodo en la llamada región de dispersión anómala, que corresponde a longitudes de onda menores que 1,3 micras pare fibres de sílice.

Los solitones constituyen el resultado de la interacción entre el efecto Kerr y la dispersión negativa de la velocidad de grupo de las ondas (dispersiónanómala), que es un efecto no lineal, es decir, el solitón se genera gracias a las propiedades no lineales de la fibra. A medida que el solitón recorre la fibra, debido a las pérdidas de de la propia fibra se va debilitando ya que la intensidad de Los pulsos decrece, lo que hace que el efecto Kerr quede también debilitado y el solitón pierda sus características (se va deformando). Pare resolver este problems se emplean técnicas de compensación basadas en la dispersión Raman estimulada y que consisten esencialmente en la excitación periódica de la fibre mediante pulsos de bombeo de onda continua en ambas direcciones a través de acopladores direccionales dependientes de la longitud de onda. De esta forma se consigue que Los pulsos debilitados se amplifiquen y recuperen su forma original. La tecnología relacionada con la propagación de solitones a través de la fibra óptica se puede combinar ventajosamente con la técnica de multiplexación por división de longitud de onda óptica en su variante llamada dense, o sea, DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing).

En este campo trabaja Pirelli Cables, que, en su sede de Milán, ha desarrollado recientemente un sistema DWDM de 128 canales cada uno de ellos capaz de transporter hasta 10 gigabits de información por segundo y que utilice solitones como elemento de propagación: la capacidad del sistema es lo que permite proporcionar 16,5 millones de llamadas telefónicas simultáneas.

Se puede demostrar matemáticamente que la propagación de luz a base de solitones conlleva altas velocidades de transmisión a to largo de distancias considerables. E1 objetivo principal de cara a un desarrollo pleno de Los sistemas basados en solitones es el aumento de la distancia de propagación. Los esfuerzo en I+D se dirigen principalmente en esta línea y de tratar de mejorar las características de propagación.

Fuente: Comunicaciones World. Núm. 143

Nombre: Yasmin Molina
http://www.um.es/docencia/b arzana/DIVULGACION/ELECTRONICA/Diodos.html

DIODO SEMICONDUCTOR

SEMICONDUCTORES.

Un componente semiconductor se define como un material sólido o líquido capaz de conducir la electricidad mejor que un aislante, pero peor que un metal.
La conductividad eléctrica, que es la capacidad de conducir la corriente eléctrica cuando se aplica una diferencia de potencial, es una de las propiedades físicas más importantes. Ciertos metales, co-mo el cobre, la plata y el aluminio son excelentes conductores. Por otro lado, ciertos aislantes como el diamante o el vidrio son muy malos conductores. A temperaturas muy bajas, los semiconductores puros se comportan como aislantes. Sometidos a altas temperaturas, mezclados con impurezas o en presencia de luz, la conductividad de los semiconductores puede aumentar de forma espectacular y llegar a alcanzar niveles cercanos a los de los metales. Las propiedades de los semiconductores se estudian en la física del estado sólido.
Las propiedades eléctricas de un material semiconductor vienen determinadas por su estructura atómica. En un cristal puro de germanio o de silicio, los átomos están unidos entre sí en disposición periódica, formando una rejilla cúbica tipo diamante perfectamente regular. Cada átomo del cristal tiene cuatro electrones de valencia, cada uno de los cuales interactúa con el electrón del átomo veci-no formando un enlace covalente. Al no tener los electrones libertad de movimiento, a bajas tempe-raturas y en estado cristalino puro, el material actúa como un aislante.
Los cristales de germanio o de silicio contienen pequeñas cantidades de impurezas que conducen la electricidad, incluso a bajas temperaturas. Las impurezas tienen dos efectos dentro del cristal. Las impurezas de fósforo, antimonio o arsénico se denominan impurezas donantes porque aportan un exceso de electrones. Este grupo de elementos tiene cinco electrones de valencia, de los cuales sólo cuatro establecen enlaces con los átomos de germanio o silicio. Por lo tanto, cuando se aplica un campo eléctrico, los electrones restantes de las impurezas donantes quedan libres para desplazarse a través del material cristalino. Por el contrario, las impurezas de galio y de indio disponen de sólo tres electrones de valencia, es decir, les falta uno para completar la estructura de enlaces interatómicos con el cristal. Estas impurezas se conocen como impurezas receptoras, porque aceptan electrones de átomos vecinos. A su vez, las deficiencias resultantes, o huecos, en la estructura de los átomos vecinos se rellenan con otros electrones y así sucesivamente. Estos huecos se comportan como cargas positivas, como si se movieran en dirección opuesta a la de los electrones cuando se les aplica un voltaje.
Los semiconductores de tipos n y p: un cristal de germanio o de silicio que contenga átomos de impurezas donantes se llama semiconductor negativo, o tipo n, para indicar la presencia de un exceso de electrones cargados negativamente. El uso de una impureza receptora producirá un semicon-ductor positivo, o tipo p, llamado así por la presencia de huecos cargados positivamente. Un cristal sencillo que contenga dos regiones, una tipo n y otra tipo p, se puede preparar introduciendo las im-purezas donantes y receptoras en germanio o silicio fundido en un crisol en diferentes fases de for-mación del cristal. El cristal resultante presentará dos regiones diferenciadas de materiales tipo n y tipo p. La franja de contacto entre ambas áreas se conoce como unión pn. Tal unión se puede produ-cir también colocando una porción de material de impureza donante en la superficie de un cristal tipo p o bien una porción de material de impureza receptora sobre un cristal tipo n, y aplicando calor para difundir los átomos de impurezas a través de la capa exterior. Al aplicar un voltaje desde el exterior, la unión pn actúa como un rectificador, permitiendo que la corriente fluya en un solo sentido. Si la región tipo p se encuentra conectada al terminal positivo de una batería y la región tipo n al terminal negativo, fluirá una corriente intensa a través del material a lo largo de la unión. Si la batería se conecta al revés, no fluirá la corriente.
Las características de las uniones PN tienen su principal aplicación en la fabricación de diodos, que son dispositivos con una unión PN cuya principal función es la de conducir un flujo de corriente cuando la polarización es directa y bloquearla cuando está en inversa.
Tambien se puede aprovechar la tensión de avalancha (tensión máxima de polarización inversa) para fabricar diodos especiales denominados zener, cuya característica es que la tensión de polarización inversa permanece constante al variar la intensidad del cátodo al ánodo en un determinado valor de fabricación, esta peculiaridad es útil para construir estabilizadores de tensión.
Los transistores más populares son dos uniones en serie que pueden ser de tipo PNP o NPN. Su cua-lidad es que al fluir una corriente desde la unión central P a la unión tipo N (ejemplo de tipo NPN), fluye una intensidad mucho mayor desde la otra unión N hacia la N anterior de forma proporcional a la intensidad que insertemos. Con esta propiedad podemos construir amplificadores de tensión o de corriente.

DIODOS.[font="Comic Sans&q[/font]

Introducción
Diodo, componente electrónico que permite el paso de la corriente en un solo sentido. Los diodos más empleados en los circuitos electrónicos actuales son los diodos fabricados con material semiconductor. El más sencillo, el diodo con punto de contacto de germanio, se creó en los primeros días de la radio. En los diodos de germanio (o de silicio) modernos, el cable y una minúscula placa de cristal van montados dentro de un pequeño tubo de vidrio y conectados a dos cables que se suel-dan a los extremos del tubo.
Los diodos de unión constan de una unión de dos tipos diferentes de material semiconduc-tor. El diodo Zener es un modelo especial de diodo de unión, que utiliza silicio, en el que la tensión en paralelo a la unión es independiente de la corriente que la atraviesa. Debido a esta característica, los diodos Zener se utilizan como reguladores de tensión. Por otra parte, en los diodos emisores de luz (LED, acrónimo inglés de Light-Emitting Diode), una tensión aplicada a la unión del semiconductor da como resultado la emisión de energía luminosa. Los LED se utilizan en paneles numéricos como los de los relojes digitales electrónicos y calculadoras de bolsillo.
Para resolver problemas referentes a los diodos se utilizan en la actualidad tres aproximacio-nes:
 La primera aproximación es la del diodo ideal, en la que se considera que el diodo no tiene caída de tensión cuando conduce en sentido positivo, por lo que esta primera aproximación consideraría que el diodo es un cortocircuito en sentido positivo. En cambio, el diodo ideal se comporta como un circuito abierto cuando su polarización es inversa.
 En la segunda aproximación, consideramos que el diodo tiene una caída de tensión cuando conduce en polarización directa. Esta caída de tensión se ha fijado en 0.7 V para el diodo de silicio, lo que hace que la segunda aproximación pueda representarse como un interruptor en serie con una fuente de 0.7 V.
 La tercera aproximación aproxima más la curva del diodo a la real, que es una curva, no una recta, y en ella colocaríamos una resistencia en serie con la fuente de 0.7 V.
V=0,7+I·R
Siendo, en la ecuación anterior, Rb la resistencia de la tercera aproximación (generalmente muy pequeña), y Id la corriente de polarización del diodo. La más utilizada es la segunda aproxima-ción.
Los diodos de unión p-n y los zener tienen características constructivas que los diferencian de otros. Su tamaño, en muchos casos, no supera el de una resistencia de capa o de película de 1/4W y aunque su cuerpo es cilíndrico, es de menor longitud y diámetro que las resistencias. Aunque existe gran variedad de tipos, sólo algunos especiales difieren de su aspecto. No ocurre lo mismo con el tamaño, pues es función de la potencia que pueden disipar. Es característico encontrarse un aillo en el cuerpo que nos indica el cátodo. Para aquellos cuyo tipo concreto viene señalado por una serie de letras y números, el cátodo es marcado mediante un anillo en el cuerpo, próximo a este terminal. Otros usan códigos de
colores, y en ellos el cátodo se corresponde con el terminal más próximo a la anda de color más gruesa. Existen fabricantes que marcan el cátodo con la letra "K" o el ánodo con la "a". Los diodos de punta de germanio suelen encapsularse en vidrio. En cuanto a los diodos LED, se encuentran encapsulados en resinas de distintos colores, según sea la longitud de onda con la que emita. El áno-do de estos diodos es más largo que el cátodo, y usualmente la cara del encapsulamiento próxima al cátodo es plana.
Una forma práctica de determinar el cátodo consiste en aplicar un polímetro en modo óhme-tro entre sus terminales. Si el terminal de prueba se aplica de ánodo a cátodo, aparecen lecturas del orden de 20-30&Omega;. Si se invierten los terminales, estas lecturas son del orden de 200-300 K&Omega; para el Ge, y de varios M&Omega; Para el Si. Si con el multitester utilizamos el modo de prueba de diodos, obtenemos el valor de la tensión de codo del dispositivo. Con ello consegui-mos identificar los dos terminales (ánodo y cátodo), y el material del que esta hecho (0.5-0.7 V para el de Si, 0.2-0.4 para el germanio y 1.2-1.5 para la mayoría de los LED.

Tipos de Diodos
DIODO DE USO COMUN
El diodo semiconductor se forma uniendo los materiales tipo N y tipo P, los cuales deben es-tar construidos a partir del mismo material base, el cual puede ser Ge o Si. En el momento en que dos materiales son unidos (uno tipo N y el otro tipo P), los electrones y los huecos que están en, o cerca de, la región de "unión", se combinan y esto da como resultado una carencia de portadores (tanto como mayoritarios como minoritarios) en la región cercana a la unión. Esta región de iones negativos y positivos descubiertos recibe el nombre de Región de Agotamiento por la ausencia de portadores.

Existen tres posibilidades al aplicar un voltaje a través de las terminales del diodo:
- No hay polarización (Vd = 0 V).
- Polarización directa (Vd > 0 V).
- Polarización inversa (Vd < 0 V).
Vd = 0 V. En condiciones sin polarización, los portadores minoritarios (huecos) en el material tipo N que se encuentran dentro de la región de agotamiento pasarán directamente al material tipo P y viceversa. En ausencia de un voltaje de polarización aplicado, el flujo neto de carga (corriente) en cualquier dirección es cero para un diodo semiconductor.

La aplicación de un voltaje positivo "presionará" a los electrones en el material tipo N y a los huecos en el material tipo P para recombinar con los iones de la frontera y reducir la anchura de la región de agotamiento hasta desaparecerla cuando VD ³ 0.7 V para diodos de Silicio.
Id = I mayoritarios - Is
Condición de Polarización Inversa (Vd < 0 V). Bajo esta condición el número de iones posi-tivos descubiertos en la región de agotamiento del material tipo N aumentará debido al mayor núme-ro de electrones libres arrastrados hacia el potencial positivo del voltaje aplicado. El número de iones negativos descubiertos en el material tipo P también aumentará debido a los electrones inyectados por la terminal negativa, las cuales ocuparán los huecos.
El fenómeno explicado anteriormente, en ambos tipos de material N y P, provocará que la región de agotamiento se ensanche o crezca hasta establecer una barrera tan grande que los portado-res mayoritarios no podrán superar, esto significa que la corriente Id del diodo será cero. Sin embar-go, el número de portadores minoritarios que estarán entrando a la región de agotamiento no cam-biará, creando por lo tanto la corriente Is. La corriente que existe bajo condiciones de polarización inversa se denomina corriente de saturación inversa,
Is.
El término "saturación" proviene del hecho que alcanza su máximo nivel (se satura) en forma rápida y no cambia significativamente con el incremento en el potencial de polarización inversa, hasta que al valor Vz o VPI, voltaje pico inverso.

El máximo potencial de polarización inversa que puede aplicarse antes de entrar en la región Zener se denomina Voltaje Pico Inverso o VPI nominal.
Los diodos de silicio tienen generalmente valores nominales de VPI y de corriente más altos e intervalos de temperatura más amplios que los diodos de germanio.
El general, el funcionamiento de este diodo, a grandes rasgos es la siguiente: En la zona di-recta se puede considerar como un generador de tensión continua, tensión de codo (0.5-0.7 V para el silicio y 0.2-0.4 V para el germanio). Cuando se polariza en inversa se puede considerar como un circuito abierto. Cuando se alcanza la tensión inversa de disyunción (zona Inversa) se produce un aumento drástico de la corriente que puede llegar a destruir al dispositivo. Este diodo tiene un am-plio margen de aplicaciones: circuitos rectificadores, limitadores, fijadores de nivel, protección con-tra cortocircuitos, demoduladores, mezcladores, osciladores, bloqueo y bypass en instalaciones fo-tovoltaicas, etc.
Cuando usamos un diodo en un circuito se deben tener en cuenta las siguientes consideracio-nes (a partir de las hojas de características suministradas por el fabricante):
1. La tensión inversa máxima aplicable al componente, repetitiva o no (VRRR máx o VR máx, respectivamente) ha de ser mayor (del orden de tres veces) que la máxima que este va a sopor-tar.
2. La corriente máxima en sentido directo que puede atravesar al componente, repetitiva o no (IFRM máx e IF máx respectivamente), he de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar.
3. La potencia máxima que puede soportar el diodo (potencia nominal) ha de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar.
En la figura N°01, podemos observar la representación gráfica o símbolo para este tipo de diodo.

Figura N°01


Curva Diodo Real
Uno de los parámetros importantes para el diodo es la resistencia en el punto o región de operación. Si consideramos la región definida por la dirección de Id y la polaridad de Vd, encontra-remos que el valor de la resistencia directa RF, de acuerdo a como se define con la ley de Ohm es:

Donde VF es el voltaje de polarización directo a través del diodo e IF es la corriente en senti-do directo a través del diodo. El diodo, por consiguiente, es un corto circuito para la región de con-ducción.
Si consideramos la región del potencial aplicado negativamente,

Donde VR es el voltaje de polarización inverso a través del diodo e IR es la corriente inversa en el diodo. El diodo, en consecuencia, es un circuito abierto en la región en la que no hay conduc-ción.
DIODO ZENER
La corriente en la región Zener tiene una dirección opuesta a la de un diodo polarizado direc-tamente. El diodo Zener es un diodo que ha sido diseñado para trabajar en la región Zener.

Figura N°02
De acuerdo con la definición, se puede decir que el diodo Zener ha sido diseñado para traba-jar con voltajes negativos (con respecto a él mismo). Es importante mencionar que la región Zener (en un diodo Zener) se controla o se manipula variando los niveles de dopado. Un incremento en el número de impurezas agregadas, disminuye el potencial o el voltaje de Zener VZ.
Así, se obtienen diodos Zener con potenciales o voltajes de Zener desde -1.8 V a -200 V y potencias de 1/4 a 50 W. El diodo Zener se puede ver como un dispositivo el cual cuando ha alcan-zado su potencial VZ se comporta como un corto. Es un "switch" o interruptor que se activa con VZ volts. Se aplica en reguladores de voltaje o en fuentes.

Figura N°03
En el circuito que se muestra en la figura N°03, se desea proteger la carga contra sobre volta-jes, el máximo voltaje que la carga puede soportar es 4.8 volts. Si se elige un diodo Zener cuyo VZ sea 4.8 volts, entonces este se activará cuando el voltaje en la carga sea 4.8 volts, protegiéndola de esta manera.
De acuerdo a otras consideraciones, el funcionamiento de este diodo, a grandes rasgos es la siguiente:
En la zona directa lo podemos considerar como un generador de tensión continua (tensión de codo). En la zona de disrupción, entre la tensión de codo y la tensión zener (Vz nom) lo podemos considerar un circuito abierto. Cuando trabaja en la zona de disrupción se puede considerar como un generador de tensión de valor Vf= -Vz.
El zener se usa principalmente en la estabilidad de tensión trabajando en la zona de disrup-ción.
Podemos distinguir:
1. Vz nom,Vz: Tensión nominal del zener (tensión en cuyo entorno trabaja adecuadamente el zener).
2. Iz min: Mínima corriente inversa que tiene que atravesar al diodo a partir de la cual se garantiza el adecuado funcionamiento en la zona de disrupción (Vz min).
3. Iz max: Máxima corriente inversa que puede atravesar el diodo a partir de la cual el dispositivo se destruye (Vz max).
4. Pz: Potencia nominal que no debe sobrepasar el componente. Aproximadamente se corresponde con el producto de Vz nom y Iz max.
En la gráfica N°01, se puede observar la curva característica de este tipo de diodo.

Gráfica N°01
Cuando usamos un diodo zener en un circuito se deben tener en cuenta las siguientes consideracio-nes (a partir de las hojas de características suministradas por el fabricante):
1. Para un correcto funcionamiento, por el zener debe circular una corriente inversa mayor o igual a Iz min.
2. La corriente máxima en sentido inverso ha de ser siempre menor que Iz max.
3. La potencia nominal Pz que puede disipar el zener ha de ser mayor (del orden del doble) que la máxima que este va a soportar en el circuito.

EL DIODO EMISOR DE LUZ (LED)
El LED es un diodo que produce luz visible (o invisible, infrarroja) cuando se encuentra po-larizado. El voltaje de polarización de un LED varía desde 1.8 V hasta 2.5 V, y la corriente necesaria para que emita la luz va desde 8 mA hasta los 20 mA.
Principio de Funcionamiento:
En cualquier unión P-N polarizada directamente, dentro de la estructura y principalmente cerca de la unión, ocurre una recombinación de huecos y electrones (al paso de la corriente). Esta recombinación requiere que la energía que posee un electrón libre no ligado se transfiera a otro es-tado. En todas las uniones P-N una parte de esta energía se convierte en calor y otro tanto en foto-nes. En el Si y el Ge el mayor porcentaje se transforma en calor y la luz emitida es insignificante. Por esta razón se utiliza otro tipo de materiales para fabricar los LED's, como Fosfuro Arseniuro de de Galio (GaAsP) o fosfuro de Galio (GaP).

Figura N°03
Los diodos emisores de luz se pueden conseguir en colores: verde, rojo, amarillo, ámbar, azul y algunos otros.
Hay que tener en cuenta que las características obtenidas de las hojas de especificaciones pueden ser distintas para los diodos (p. e. 1N4001) aunque ambos hayan sido producidos en el mis-mo lote. También hay que tener en cuenta otro tipo de tolerancias como los resistores, uno marcado de 100W puede ser realmente de 98W o de 102W o tal vez si ser exacto, y una fuente "ajustada" a 10V puede estar ajustada realmente a 9.9V o a 10.1V o tal vez a 10V.
De acuerdo a otras consideraciones, El diodo LED presenta un comportamiento análogo al diodo rectificador (diodo semiconductor p-n), sin embargo, su tensión de codo tiene un valor mayor, normalmente entre 1.2-1.5 V. Según el material y la tecnología de fabricación estos diodos pueden emitir en el infrarrojo (diodos IRED), rojo, azul, amarillo y verde, dependiendo de cual sea la longi-tud de onda en torno a la cual emita el LED.
Entre sus aplicaciones podemos destacar: pilotos de señalización, instrumentación, optoaclo-padores, etc.
Resulta difícil distinguir, por pura inspección visual, el modelo del LED así como el fabri-cante: los valores máximos de tensión y corriente que puede soportar y que suministra el fabricante serán por lo general desconocidos. Por esto, cuando se utilice un diodo LED en un circuito, se re-comienda que la intensidad que lo atraviese no supere los 20 mA, precaución de carácter general que resulta muy válida. En la figura N°04, se muestra el símbolo electrónico de este tipo de diodo.

Figura N°04
El diodo LED puede ser tratado de manera análoga a un diodo normal. Sin embargo convie-ne tener en cuenta que los diodos LED no están fabricados de silicio monocristalino, ya que el silicio monocristalino es incapaz de emitir fotones. Debido a ello, la tensión de polarización directa Vd depende del material con el que esté fabricado el diodo.
El material que compone el diodo LED, es importante ya que el color de la luz emitida por el LED depende únicamente del material y del proceso de fabricación principalmente de los dopados.
En la tabla adjunta aparecen algunos ejemplos de materiales utilizados junto con los colores conseguidos:

Material Longitud de Onda Color Vd Típica
AsGa 904 nm IR 1 V
InGaAsP 1300 nm IR 1 V
AsGaAl 750-850 nm Rojo 1,5 V
AsGaP 590 nm Amarillo 1,6 V
InGaAlP 560 nm Verde 2,7 V
CSi 480 nm Azul 3 V

FOTODIODOS
Los fotodiodos. Son diodos sensibles a la luz. Generan un voltaje de corriente continua pro-porcional a la cantidad de luz que incide sobre su superficie, es decir, son diodos de unión PN cuyas características eléctricas dependen de la cantidad de luz que incide sobre la unión. Se utilizan como medidores y sensores de luz y en receptores ópticos de comunicaciones.

Representación gráfica de un Fotodiodo y su correspondientes curvas características
El efecto fundamental bajo el cual opera un fotodiodo es la generación de pares electrón - hueco debido a la energía luminosa. Este hecho es lo que le diferencia del diodo rectificador de sili-cio en el que, solamente existe generación térmica de portadores de carga. La generación luminosa, tiene una mayor incidencia en los portadores minoritarios, que son los responsables de que el diodo conduzca ligeramente en inversa.
El comportamiento del fotodiodo en inversa se ve claramente influenciado por la incidencia de luz. Conviene recordar que el diodo real presenta unas pequeñas corrientes de fugas de valor IS. Las corrientes de fugas son debidas a los portadores minoritarios, electrones en la zona P y huecos en la zona N. La generación de portadores debido a la luz provoca un aumento sustancial de porta-dores minoritarios, lo que se traduce en un aumento de la corriente de fuga en inversa tal y como se ve en la figura anterior.
El comportamiento del fotodiodo en directa apenas se ve alterado por la generación luminosa de portadores. Esto es debido a que los portadores provenientes del dopado (portadores mayorita-rios) son mucho más numerosos que los portadores de generación luminosa.

Corte transversal de un fotodiodo comercial
DIODOS DE EFECTO TUNEL
Los diodos de efecto túnel. Son dispositivos muy versátiles que pueden operar como detectores, amplificadores y osciladores. Poseen una región de juntura extremadamente delgada que permite a los portadores cruzar con muy bajos voltajes de polarización directa y tienen una resistencia negativa, esto es, la corriente disminuye a medida que aumenta el voltaje aplicado.

Representación gráfica de un diodo TUNEL y su correspondiente gráfica
LOS VARACTORES
Son diodos de silicio perfeccionados para operar con capacitancia variable, que se utilizan como sintonizadores en sistemas de comunicaciones, especialmente en FM.
A máxima capacitancia del varactor se presenta con voltajes de polarización cero, cuando la capa de agotamiento es más delgada. Cuanto más alto es el voltaje inverso aplicado, más estrecha es la capa de agotamiento y por lo tanto, la capacitancia disminuye. Estos diodos también reciben el nombre de diodos Varicap.

El símbolo del diodo varactor se muestra abajo con una representación del diagrama.
Cuando un voltaje inverso es aplicado a la junción PN, los agujeros en la región P se atraen a la terminal del ánodo y los electrones en la región N se atraen a la terminal del cátodo, creando una región de poca corriente. Esta es la región de agotamiento, son esencialmente desprovistos de porta-dores y se comportan como el dieléctrico de un condensador.
La región de agotamiento aumenta mientras que el voltaje inverso aplicado a él aumenta; y puesto que la capacitancia varía inversamente con el espesor dieléctrico, la capacitancia de la juntura disminuirá cuando el voltaje aplicado a la juntura PN aumenta. En la gráfica, se observa la variación de la capacidad con respecto al voltaje.

En la gráfica se puede observar el aumento no lineal en la capacitancia cuando se disminuye el voltaje inverso. Esta no linealidad, permite que el varactor sea utilizado también como generador armónico.
Las consideraciones importantes del varactor son:
a) Valor de la capacitancia.
b) Voltaje.
c) Variación en capacitancia con voltaje.
d) Voltaje de funcionamiento máximo.
e) Corriente de la salida.
LOS DIODOS VARISTOR
O supresor de transientes, es un dispositivo semiconductor utilizado para absorber picos de alto voltaje desarrollados en las redes de alimentación eléctrica. Cuando aparece un transitorio, el varistor cambia su resistencia de un valor alto a otro valor muy bajo. El transitorio es absorbido por el varistor, protegiendo de esa manera los componentes sensibles del circuito. Los varistors se fabrican con un material no-homogéneo.(Carburo de silicio).
CARACTERISTICAS:
1. Amplia gama de voltajes - desde 14 V a 550 V (RMS). Esto permite una selección fácil del componente correcto para una aplicación específica.
2. Alta capacidad de absorción de energía respecto a las dimensiones del componente.
3. Tiempo de respuesta de menos de 20 ns, absorbiendo el transitorio en el instante que ocurre.
4. Bajo consumo (en stabd-by) - virtualmente nada.
5. Valores bajos de capacidad, lo que hace al varistor apropiado para la protección de circuitería en conmutación digital.
6. Alto grado de aislamiento.
Máximo impulso de corriente no repetitiva
 El pico máximo de corriente permitido a través del varistor depende de la forma del impulso, del duty cycle y del número de pulsos.
 Con el fin de caracterizar la capacidad del varistor para resistir impulsos de corriente, se permite generalmente que garantice un 'máximo impulso de corriente no repetitiva'. Este viene dado por un impulso caracterizado por la forma del impulso de corriente desde 8 microsegundos a 20 microsegundos siguiendo la norma "IEC 60-2", con tal que la amplitud del voltaje del varistor me-dido a 1 mA no lo hace cambiar más del 10% como máximo.
 Un impulso mayor que el especificado puede ocasionar cortocircuitos o ruptura del propio componente; se recomienda por lo tanto instalar un fusible en el circuito que utiliza el varistor, o utilizar una caja protectora.
 Si se aplica más de un de impulso o el impulso es de una duración mas larga, habría que estudiar las curvas que al efecto nos proporcionan los fabricantes, estas curvas garantizan la máxima variación de voltaje (10%) en el varistor con 1 mA.
Energía máxima
Durante la aplicación de un impulso de corriente, una determinada energía será disipada por el va-ristor. La cantidad de la energía de disipación es una función de:
1. La amplitud de la corriente.
2. El voltaje correspondiente al pico de corriente.
3. La duración del impulso.
4. El tiempo de bajada del impulso; la energía que se disipa durante el tiempo entre 100% y 50% del pico de corriente.
5. La no linealidad del varistor.
A fin de calcular la energía disipada durante un impulso, se hace con la referencia generalmente a una onda normalizada de la corriente. Esta onda esta prescrita por la norma "IEC 60-2 secciona 6" tiene una forma que aumenta desde cero al valor de pico en un el tiempo corto, disminuyendo hasta cero o de una manera exponencial, o bien sinusoidal.

Esta curva es definida por el tiempo principal virtual (t1) y el tiempo virtual al valor medio (t2)
DIODO SCHOTTKY (DIODO DE BARRERA)
Los diodos Schottky. Son dispositivos que tienen una caída de voltaje directa (VF) muy pe-queña, del orden de 0.3 V o menos. Operan a muy altas velocidades y se utilizan en fuentes de po-tencia, circuitos de alta frecuencia y sistemas digitales. Reciben también el nombre de diodos de recuperación rápida (Fast recovery) o de portadores calientes.
Cuando se realiza una ensambladura entre una terminal metálica se hace un material semi-conductor, el contacto tiene, típicamente, un comportamiento óhmico, cualquiera, la resistencia del contacto gobierna la secuencia de la corriente. Cuando este contacto se hace entre un metal y una región semiconductora con la densidad del dopante relativamente baja, las hojas dominantes del efecto debe ser el resistivo, comenzando también a tener un efecto de rectificación. Un diodo Schottky, se forma colocando una película metálica en contacto directo con un semiconductor, según lo indicado en la figura N°05. El metal se deposita generalmente en un tipo de material N, debido a la movilidad más grande de los portadores en este tipo de material. La parte metálica será el ánodo y el semiconductor, el cátodo.
En una deposición de aluminio (3 electrones en la capa de valencia), los electrones del semiconductor tipo N migran hacía el metal, creando una región de transición en la ensambladura.
Se puede observar que solamente los electrones (los portadores mayoritarios de ambos mate-riales) están en tránsito. Su conmutación es mucho más rápida que la de los diodos bipolares, una vez que no existan cargas en la región tipo N, siendo necesaria rehacer la barrera de potencial (típi-camente de 0,3V). La Región N tiene un dopaje relativamente alto, a fin de reducir la pérdida de conducción, por esto, la tensión máxima soportable para este tipo de diodo está alrededor de los 100V.
La principal aplicación de este tipo de diodos, se realiza en fuentes de baja tensión, en las cuales las caídas en los rectificadores son significativas.

Figura N°05 (Diodo Schottky construido a través de la técnica de CIs.)

Curva característica de un diodo SCHOTTKY
EL DIODO LASER
Los diodos láser son constructivamente diferentes a los diodos LED normales. Las carac-terísticas de un diodo láser son:
1. La emisión de luz es dirigida en una sola dirección: Un diodo LED emite fotones en muchas direcciones. Un diodo láser, en cambio, consigue realizar un guiado de la luz preferencial una sola dirección.

Corte esquemático de la emisión de luz en diodos LED y láser


Intensidad de luz en función de la longitud de onda para diodos LED y láser
Debido a estas dos propiedades, con el láser se pueden conseguir rayos de luz monocromáti-ca dirigidos en una dirección determinada. Como además también puede controlarse la potencia emitida, el láser resulta un dispositivo ideal para aquellas operaciones en las que sea necesario en-tregar energía con precisión.
Ejemplo de aplicación: El lector de discos compactos:
Una de las muchas aplicaciones de los diodos láser es la de lectura de información digital de soportes de datos tipo CD-ROM o la reproducción de discos compactos musicales. El principio de operación de uno y otro es idéntico.

Esquema del funcionamiento del CD-ROM
Un haz láser es guiado mediante lentes hasta la superficie del CD. A efectos prácticos, se puede suponer dicha superficie formada por zonas reflectantes y zonas absorbentes de luz. Al incidir el haz láser en una zona reflectante, la luz será guiada hasta un detector de luz: el sistema ha detec-tado un uno digital. Si el haz no es reflejado, al detector no le llega ninguna luz: el sistema ha detec-tado un cero digital.
Un conjunto de unos y ceros es una información digital, que puede ser convertida en infor-mación analógica en un convertidor digital-analógico. Pero esa es otra historia que debe de ser con-tada en otra ocasión.



SIMBOLOGÍA

Gráfica Simbología Tipos de Diodos


Nombre: Yasmin Molina
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Tecnología LED/OLED

Tecnología LED/OLED 

                    En corriente continua (CC), todos los diodos emiten una cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan, es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía). Indudablemente, la frecuencia de la radiación emitida y, por ende, su color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los LED e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.

                 Los primeros diodos construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo, permitiendo el desarrollo tecnológico posterior la construcción de diodos para longitudes de onda cada vez menores. En particular, los diodos azules fueron desarrollados a finales de los 90 por Shuji Nakamura, añadiéndose a los rojos y verdes desarrollados con anterioridad, lo que permitió, por combinación de los mismos, la obtención de luz blanca. El diodo de seleniuro de zinc puede emitir también luz blanca si se mezcla la luz azul que emite con la roja y verde creada por fotoluminiscencia. La más reciente innovación en el ámbito de la tecnología LED son los diodos ultravioletas, que se han empleado con éxito en la producción de luz blanca al emplearse para iluminar materiales fluorescentes.



                   Tanto los diodos azules como los ultravioletas son caros respecto de los más comunes (rojo, verde, amarillo e infrarrojo), siendo por ello menos empleados en las aplicaciones comerciales.



                   Los LEDs comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a 60 mW. En torno a 1999 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con potencias de 1 W para uso continuo; estos diodos tienen matrices semiconductoras de dimensiones mucho mayores para poder soportar tales potencias e incorporan aletas metálicas para disipar el calor (ver convección) generado por efecto Joule.



                   Hoy en día, se están desarrollando y empezando a comercializar LEDs con prestaciones muy superiores a las de unos años atrás y con un futuro prometedor en diversos campos, incluso en aplicaciones generales de iluminación. Como ejemplo, se puede destacar que Nichia Corporation ha desarrollado LEDs de luz blanca con una eficiencia luminosa de 150 lm/W, utilizando para ello una corriente de polarización directa de 20 mA. Esta eficiencia, comparada con otras fuentes de luz en términos de eficiencia sólo, es aproximadamente 1,7 veces superior a la de la lámpara fluorescente con prestaciones de color altas (90 lm/W) y aproximadamente 11,5 veces la de una lámpara incandescente (13 lm/W). Su eficiencia es incluso más alta que la de la lámpara de vapor de sodio de alta presión (132 lm/W), que está considerada como una de las fuentes de luz más eficientes.

                  El comienzo del siglo XXI ha visto aparecer los diodos OLED (LED orgánicos), fabricados con materiales polímeros orgánicos semiconductores. Aunque la eficiencia lograda con estos dispositivos está lejos de la de los diodos inorgánicos, su fabricación promete ser considerablemente más barata que la de aquellos, siendo además posible depositar gran cantidad de diodos sobre cualquier superficie empleando técnicas de pintado para crear pantallas a color.



                  Una solución tecnológica que pretende aprovechar las ventajas de la eficiencia alta de los LEDs típicos (hechos con materiales inorgánicos principalmente) y los costes menores de los OLEDs (derivados del uso de materiales orgánicos) son los Sistemas de Iluminación Híbridos (Orgánicos/Inorgánicos) basados en diodos emisores de luz. Dos ejemplos de este tipo de solución tecnológica los está intentado comercializar la empresa Cyberlux con los nombres de Hybrid White Light (HWL) (Luz Blanca Híbrida) y Hybrid Multi-color Light (HML) (Luz Multicolor Híbrida), cuyo resultado, puede producir sistemas de iluminación mucho más eficientes y con un coste menor que los actuales.

                     Aplicaciones 



                   La pantalla en Freemont Street en Las Vegas es actualmente la más grande del mundo.Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de música, etc. y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, quedando casi obsoleta.

                   Los LEDs se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED. 

 

                El uso de diodos LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La iluminación con LEDs presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asimismo, con LEDs se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su eficiencia energética). Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los LEDs ofrecen. 

                  Los LEDs de Luz Blanca son uno de los desarrollos más recientes y se pueden considerar como un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales por dispositivos mucho más ventajosos. En la actualidad se dispone de tecnología que consume un 92% menos que las bombillas incandescentes de uso doméstico común y un 30% menos que la mayoría de los sistemas de iluminación fluorescentes; además, estos LEDs pueden durar hasta 20 años y suponer un 200% menos de costes totales de propiedad si se comparan con las bombillas o tubos fluorescentes convencionales.  Estas características convierten a los LEDs de Luz Blanca en una alternativa muy prometedora para la iluminación.

 

                También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica. 

                 Unos 100.000 semáforos convencionales serán sustituidos por otros de tecnología LED

                 Esta medida permitirá un ahorro anual de 90.000 megavatios/hora de electricidad y evitará la emisión de casi 58.000 toneladas de CO2.



                  La sustitución de lámparas convencionales por las de diodos LED permite no sólo ahorrar hasta un 80% de consumo eléctrico, sino que incrementa la seguridad del tráfico "por su fiabilidad, durabilidad y mejor iluminación", afirma el IDAE. Los nuevos semáforos, unos 100.000, supondrán un ahorro anual de electricidad para el conjunto del país de 90.000 megavatios/hora, equivalente al consumo de 22.000 hogares. Asimismo, permitirán reducir la demanda de petróleo en más de 20.462 toneladas anuales y evitar la emisión a la atmósfera de unas 58.000 toneladas de dióxido de carbono (CO2).

                 En España existen cerca de 300.000 semáforos cuyo consumo de energía final se estima en 350 gigavatios/hora al año, equivalente a la electricidad que pueden consumir más de 150.000 hogares. Los semáforos han de funcionar de forma permanente, lo que origina ese elevado consumo ya que están equipados con lámparas incandescentes o halógenas. En la actualidad, tan sólo el 15% de ellos disponen de tecnología LED.



                 Desde que en 1995 se consiguió producir el color verde en un diodo, esta tecnología se ha ido extendiendo, incluyendo su aplicación en los semáforos. La mecánica para su implantación consiste en una mera sustitución de las lámparas existentes por el nuevo conjunto de diodos.

Nombre:Yasmin Molina

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